(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない外壁の厚みを有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記圧力容器の中央部分で、１．２未満であり、
前記外壁は、外壁の中央部分の厚さを減じるように、外壁の外周面の中央部分に凹所を形成するように構成されている、圧力容器。
【請求項２】
前記壁の厚みは、前記上端部及び下端部（４１、４２、８１、８２、９１、９２）から前記中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に、テーパー部分（４３、３３、８３、８４、９３、９４）に沿って徐々に減じられている、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
前記圧力容器の外壁の外周面及び／もしくは内周面には、前記中央部分（５５）のところで厚みが減じられるように段部（５７、５８）が設けられている、請求項１又は２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記圧力容器（４５、５５、６５、７５、８５、９５）には、凹部を形成する形状を有している内周面（８８、９８）が、設けられている、請求項１乃至３のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項５】
前記径方向のプレストレス手段は、前記圧力容器の外周面に設けられている、請求項１乃至４のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記径方向のプレストレス手段は、前記外壁の外周面に形成されている凹部の外周面に配設されている、請求項１乃至５のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記外壁は、前記圧力容器の前記上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の前記中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有し、この薄い壁の厚みの部分では、プレス媒体から前記冷却回路への相当の量の熱の伝達が行われ、前記上端部及び下端部と中央部分との間の壁の厚みの関係が、前記上端部及び下端部の壁の厚みに対して前記中央部分の減じられた壁の厚みに相互に比例する改良された冷却効果を与える、請求項１乃至６のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項８】
前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記圧力容器の中央部分で、１．１以下である、請求項１乃至７のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項９】
前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記圧力容器の中央部分で、１．０７未満である、請求項１乃至８のいずれか１に記載の圧力容器。
【請求項１０】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない厚みの外壁を有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の、中央部分のところの外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記上端部及び下端部と前記中央部分との間の壁の厚みの関係より、小さく、
前記外壁は、外壁の中央部分の厚さを減じるように、外壁の外周面の中央部分に凹所を形成するように構成されている、圧力容器。
【請求項１１】
前記上端部及び下端部と前記中央部分との間の前記壁の厚みの関係は、約１．１乃至２．５である、請求項１０に係る圧力容器。
【請求項１２】
前記上端部及び下端部と前記中央部分との間の前記壁の厚みの関係は、１．３乃至１．７である、請求項１０に係る圧力容器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１に記載の圧力容器（１０、２０、３０、４０、５０、６０）を含んだ熱間アイソスタティックプレス成形による物体の処理のためのプレス装置（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１４】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない外壁の厚みを有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記圧力容器の中央部分で、１．２未満であり、
前記外壁の内周面には、外壁の中央部分の厚さを減じるように、段部が形成されている、圧力容器。
【請求項１５】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない厚みの外壁を有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の、中央部分のところの外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記上端部及び下端部と前記中央部分との間の壁の厚みの関係より、小さく、
前記外壁の内周面には、外壁の中央部分の厚さを減じるように、段部が形成されている、圧力容器。
【請求項１６】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない外壁の厚みを有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記圧力容器の中央部分で、１．２未満であり、
前記外壁の内周面を、前記上端部及び下端部から中央部分に向かって部分的に傾斜させて、前記上端部及び下端部から中央部分に向かって、傾斜された部分に沿って外壁の厚さが徐々に減じられている、圧力容器。
【請求項１７】
圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されている径方向のプレストレス手段（３８）を具備するアイソスタティックプレス成形のための圧力容器（４０、５０、６０、７０、８０、９０）であって、
前記圧力容器は、均一でない外壁の厚みを有するように配設されており、
前記外壁は、前記圧力容器の上端部及び下端部（４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２）に厚い壁の厚みの部分を有し、前記圧力容器の中央部分（４５、５５、６５、７５、８５、９５）に薄い壁の厚みの部分を有しており、前記圧力容器の外径（ｏｄ）と内径（ｉｄ）との間の直径関係が、前記上端部及び下端部と前記中央部分との間の壁の厚みの関係より、小さく、
前記外壁の内周面を、前記上端部及び下端部から中央部分に向かって部分的に傾斜させて、前記上端部及び下端部から中央部分に向かって、傾斜された部分に沿って外壁の厚さが徐々に減じられている、圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットプレス成形による、特に熱間アイソスタティックプレス成形による物体の処理のための装置に関わる。特に、本発明は、制御され且つ迅速な冷却速度を達成することができる、ホットプレス成形による、好ましくは熱間アイソスタティックプレス成形による物体の処理のためのプレス装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
熱間アイソスタティックプレス成形（ＨＩＰ）は、ますます広く使用されている技術である。熱間アイソスタティックプレス成形は、例えば、タービンブレードのキャスティングの穴の除去を行う時に使用され、耐用年数と、強度、特に疲労強度とを改良するために、一般に使用される。他の分野の適用は、密で穴のない表面を有する必要のある製品の、粉末の圧縮による製造である。
【０００３】
熱間アイソスタティックプレス成形では、プレスによって処理される物体が、断熱された圧力容器のロードコンパートメント中に配置される。１サイクル、即ち１処理サイクルは、物体のローディング工程と、処理工程と、アンローディング工程とを有しており、このサイクルの全体の所要時間が、ここでは１サイクル時間と称される。またこの処理は、いくつかの部分、即ち、段階、例えばプレス段階、加熱段階、冷却段階に、分けられ得る。
【０００４】
ローディングの後、前記圧力容器は、密封され、プレス媒体が、この圧力容器に、かくして圧力容器のロードコンパートメント中に導入される。そして、前記プレス媒体の圧力と温度とが高くされ、この結果、前記物体は、選択された時間の間、高くされた圧力と温度とに晒される。プレス媒体の、かくして物体の温度の上昇が、前記圧力容器の加熱チャンバ内に配設されている加熱部材即ち加熱炉によって、生じられる。圧力と、温度と、処理時間とは、当然種々の要因に依存しており、例えば、処理される物体の材料の性質と、適用の分野と、処理される物体にとって必要な質とに、依存している。熱間アイソスタティックプレス成形での圧力と温度とは、代表的に、それぞれ２００乃至５０００バール、好ましくは８００乃至２０００バールの範囲と、３００℃乃至３０００℃、好ましくは８００℃乃至２０００℃の範囲とである。
【０００５】
物体のプレスが終了すると、この物体は、多くの場合、前記圧力容器から取り出される、即ちアンロードされる前に、冷却される必要がある。種々の冶金の処理では、冷却速度が、冶金の特性に影響する。例えば、熱応力（thermal stressもしくはtemperature stress）と粒成長とが、高品質の材料を得るために、最小限に抑えられる。かくして、材料を均一に冷却することと、可能であれば、冷却速度を制御することとが望ましい。しかしながら、望ましい冷却速度と一定の冷却とに関する要求を満たそうとして、プレス装置の総製造コスト、及び／もしくは、プレス装置の動作に関わるコストを増やさないことが、重要である。
【０００６】
従来の熱間アイソスタティックプレス成形の装置は、多くの場合、均一なシリンダ容器と、中を冷却液が循環される外部冷却回路とを有するように、製造されている。このことによって、前記容器の壁を通る熱もしくは熱エネルギーの伝達が、達成され得る。従来技術の圧力容器シリンダが、図１ａに示されている。この圧力容器シリンダ１は、上側のふた２及び下側のふた３によって、それぞれの端部の所でそれぞれ閉じられている。径方向のプレストレス手段４ａが、前記圧力容器の壁にかかる径方向の力に適応するために、前記圧力容器シリンダの外周面に、設けられており、また、軸方向のプレストレス手段４ｂが、前記ふた２、３にかかる軸方向の力に適応するために設けられている。前記径方向のプレストレス手段は、前記圧力容器シリンダの全外周面に設けられ得る。前記プレストレス手段４ａ、４ｂによって、前記ふた２、３は、ねじ手段もしくは類似の装着手段を必要としないで、前記圧力容器１を閉じることが可能である。更に、前記圧力容器１の外壁には、中に冷媒が入れられ得るチャンネルもしくはチューブ５が、設けられている。このような冷媒は、好ましくは水であるが、他の冷媒も検討されている。冷媒の流れは、図１ａで、前記チャンネル５中に、矢印によって示されている。冷却の間、熱エネルギーが、温かいプレス媒体から、前記圧力容器の壁を通って、循環している冷却液に伝達される。更に、プレス装置に使用するために、前記圧力容器１には、加熱炉、ロードコンパートメント、断熱手段などの手段が、設けられている。このような手段は、判り易くするために、図１ａに示されていない。
【０００７】
図１ｂには、従来技術の他の圧力容器が示されている。この圧力容器１０は、「ドッグボーン」構成と呼ばれている。この解決では、圧力容器１０には、いかなるプレストレス手段も設けられていない。図示されている構成では、ふた１２、１３が、前記圧力容器１０のねじ切りされたセクション１４ａと、これに対応したねじ切りセクション１４ｂとによって、前記圧力容器１０に取着されている。前記圧力容器１０と前記ふた１２、１３とにかかる径方向及び軸方向の力に適応するためのプレストレス手段がないため、前記圧力容器１０は、特に前記ふたが取着されている端部の所が、より強固に形成されなければならない。主に前記ふたからかかる軸方向の負荷を吸収するために、前記圧力容器１０には、前記上側のふたと下側のふたとの所の各々の部分に、厚い壁が設けられている。このことによって、前記プレストレス手段は、この構成では省かれ得る。図１ｂに見られるように、前記圧力容器の壁の上側及び下側の端部１６、１７が、それぞれ重量を抑えるために厚みが減じられている前記圧力容器の壁の中央部分１８より、ずっと厚い。外径ｏｄと内径ｉｄとの関係（ｏｄ／ｉｄ）は、前記容器１０が最も薄い壁の厚みを有している前記中央部分１８では、少なくとも１．２（多くの場合１．３乃至１．４以下）である。前記圧力容器の壁の厚い部分１６では、外径ｏｄと内径ｉｄとの間の関係（ｏｄ／ｉｄ）が、約１．４乃至１．９である。前記圧力容器１０によって吸収されなければならない径方向及び軸方向の力が、このように高い直径関係（ｏｄ／ｉｄ）を必要としている。
【０００８】
向上された冷却能力を提供するために、冷却部材が、中を冷媒が循環される圧力容器１０の外壁に接続して、配設されている。この冷媒は、好ましくは水であるが、他の冷媒も検討されている。冷却の間、熱エネルギーが、温かいプレス媒体から、前記圧力容器の壁を通って、循環している冷却液に伝達される。
【０００９】
しかしながら、このような従来技術の圧力容器は、欠点によって損なわれている。軸方向及び径方向のプレストレス手段が設けられている従来の均一な圧力容器は、このような向上された冷却を果たすための更なる手段なしでは、十分に迅速な冷却を果たし得ない。例えば、熱交換部材が、このような目的のために提案されている。これに対し、圧力容器中に配設された熱交換部材によって、複雑さが増す。例えば、冷媒を供給するためのパイプが、圧力容器の貫通孔中に配設されなければならない。このことによって、メンテナンスの必要性も増し得る。
【００１０】
他方の、「ドッグボーン」による解決では、前記中央部分で壁の厚さが減じられているにもかかわらず、壁の厚みのために非常に重い。
【００１１】
結論として、本分野の範囲で、物体及びプレス媒体の、制御され迅速且つ均一な冷却を可能とする、プレス装置のための改良された圧力容器が、必要である。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の主な目的は、制御され迅速且つ均一な冷却を可能とする、プレス装置のための改良された圧力容器を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、高度な許容差で製造され得る、プレス装置のための改良された圧力容器を提供することである。
【００１４】
本発明のこのような目的、及び他の目的は、独立請求項に規定されている特徴を有するプレス装置によって、果たされる。本発明の実施形態は、従属請求項で特徴づけられている。
【００１５】
本発明の文脈では、「冷たい」及び「熱い」もしくは「温かい」という用語（例えば、冷たい及び温かいもしくは熱いプレス媒体、もしくは冷たい及び温かいもしくは熱い温度）が、圧力容器中の平均温度に対して、解釈されるべきである。同様に、「低い」及び「高い」温度という用語も、圧力容器内の平均温度に対して、解釈されるべきである。
【００１６】
本発明の態様に従えば、圧力容器に径方向の圧縮力を与えるように配設されているプレストレス手段を径方向に有する、アイソスタティックプレス成形のための圧力容器が、設けられている。この圧力容器は、均一でない壁の厚みを有するように配設されており、前記圧力容器の上端部及び下端部に厚い壁を有する部分と、前記圧力容器の中央部分に薄い壁を有する部分とを有している。この薄い壁を有する部分では、プレス媒体から、冷媒を含んでいる冷却回路への、相当の量の熱伝達が行われる。
【００１７】
本発明に係る圧力容器は、物体の処理に関連する熱間アイソスタティックプレス成形のためのプレス装置に使用されることが、有効である。
【００１８】
概して、前記圧力容器中での冷却と、圧力容器中で処理される物体の冷却とを果たすために、プレス媒体が、圧力容器の加熱チャンバと、冷却領域、例えばこの加熱チャンバの外側の中間の空間とを通って循環される。かくして、前記加熱チャンバ中に入れられているプレス媒体の量が、ほぼ一定であるが、前記加熱チャンバ中の物体から出る積極的な正味の熱流がある。
【００１９】
本発明は、全帯域レベルで、制御された状態で冷却を向上させ且つ速度を上げることに関わる。より具体的には、本発明は、所定の部分の圧力容器の壁を薄くし、ここにおいて前記圧力容器の壁の端部と比較して相当の量の熱が冷却回路に伝達されることによって、例えば、物体を所望の温度に、制御された状態で且つ迅速に冷却することが、果たされる（即ち、冷却速度が大幅に高められ得る）、という見解に基づいている。
【００２０】
ホットプレス成形、及び熱間アイソスタティックプレス成形の圧力及び温度は、代表的には、２００乃至５０００バール、好ましくは、８００乃至２０００バールの範囲、及び３００℃乃至３０００℃、好ましくは、８００℃乃至２０００℃の範囲である。選択された部分に薄い壁を有するように圧力容器を配設することによって、前記圧力容器の壁から、この圧力容器の壁の外に配設されている冷却回路を通って流れる冷媒への熱移動即ち熱伝達が、大いに向上され得る。しかしながら、発明者は、前記圧力容器に薄い容器の壁を設けることによって、多くの問題が生じ得ることを、理解している。例えば、所望の公差を得るように、このような薄い容器の壁を有するように圧力容器を加工することは、困難であり得る。その他の生じ得る問題は、圧力容器の壁がより薄く形成されている場合、この圧力容器の前記上端部及び下端部に、必要な構造部分、例えばワイヤの巻き部を保持するための端部プレートを取着することが、困難であり得ることである。このことをはじめとして、発明者が到達している更なる見解によると、圧力容器が、上端部及び下端部が最も厚い厚みを有し、相当量の熱が伝達される部分が薄く形成されているように、均一でない壁の厚みを有するように形成されている場合、上述の問題が解消されると同時に、高められた冷却速度が得られる。即ち、冷媒への相当の熱伝達が生じる薄い壁の厚みを有する容器の部分が、配置されている。好ましい実施形態では、圧力容器は、圧力容器の中央部分で、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは１．０７未満である直径関係ｏｄ/ｉｄを有している。
【００２１】
本発明は、従来技術と比較して多くの効果を与える。例えば、圧力容器の上端及び下端の端部を、この容器の他の部分より厚い上側及び下側のふたに近接させることによって、本分野で必要とされる高度の公差が、維持され得る。このことによって、前記端部は、硬性となり、所望の及び必要な公差を得るために処理され得る。更に、圧力容器の壁を、大量の熱伝達が行われる前記端部より薄くすることによって、冷却速度が、熱いプレス媒体と前記冷却回路を流れる冷媒との間の向上された熱伝達によって、大いに高められ得る。従って、高められた冷却速度が、得られ得る。
【００２２】
しかしながら、本発明は、例えば、更に冷却速度を高め、加速させるように、圧力容器中に配設されている熱交換部材もしくはヒートシンク部材と組み合わせられ得る。
【００２３】
本発明の更なる効果は、冷却工程の制御が、改良され得、そして、ホットプレス装置によって処理される物体の質が高められる。例えば、このような物体は、ホットプレス成形の処理の後、多くの場合、テンションを受けていない状態である。
【００２４】
本発明は、非常に大きな熱間アイソスタティックプレス成形の装置にも適している。熱間アイソスタティックプレス成形の装置が大きいほどに、例によって、冷却処理に関わる問題がより顕著になる。例えば、プレス行程の間に処理される大量の物体によって、冷却プロセスがより制御困難になり得る。大きなプレス装置に関わる他の問題は、より小さい圧力容器の装置と比較して、容器の壁の表面に対してプレス媒体の大きな容量を有するため、普通サイズのプレス装置より、熱交換もしくは熱伝達が少ない。
【００２５】
本発明の概念を実施することによって、このような問題は、克服され得るか、少なくとも大いに減じられ得る。
【００２６】
本発明の実施形態に従えば、圧力容器が、円筒形状であり、この圧力容器の下端部及び上端部の所の壁の厚みより薄い壁の厚みを冷却部分のところに有するように、配設されている。この結果、前記圧力容器の壁から前記冷却回路を流れる冷媒への熱伝達が、非常に有効であり得る。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態に従えば、前記端部と前記中央との間の壁の厚みの関係が、約１．１乃至２．５、及び、代表的には、１．３乃至１．７である。
【００２８】
本発明の実施形態に従えば、圧力容器の壁の厚みは、それぞれ前記上端部及び下端部から、前記中央部へと、テーパー部分に沿って徐々に減じられている。
【００２９】
本発明の実施形態では、前記圧力容器の外壁及び／もしくは内壁には、前記中央部の厚みが減じられるように、段部が設けられている。
【００３０】
本発明の実施形態に従えば、前記圧力容器には、凹部を形成するように形作られた内壁及び／もしくは外壁が、配設されている。
【００３１】
本発明の実施形態に従えば、径方向にプレストレスを与える手段が、前記圧力容器のシリンダの外周面に、設けられている。
【００３２】
本発明の実施形態に従えば、前記径方向にプレストレスを与える手段は、前記外壁に形成されている前記凹部の外周面に、設けられている。
【００３３】
上に概要を説明されている２つ以上の実施形態は、これらが明らかに相補的でない限り、更なる実施形態において、組み合わされ得る。同様に、２つの特徴が異なる請求項
で再び述べられることは、これら特徴が有利に組み合わされ得ることを妨げない。
【００３４】
ここに説明される本発明の異なる実施形態は、独立して、もしくは異なる複数の組み合わせで、同出願人によって本出願と同日に提出される特許出願「改良された外部冷却ループ」と「プレス装置」とに記載されている異なる組み合わせの実施形態と、組み合わされ得る。特許出願「改良された外部冷却ループ」と「プレス装置」との内容が、参照によって本書にそれぞれ組み込まれる。
【００３５】
本発明の実施形態は、添付の図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】図１ａは、従来技術に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、従来技術に係る他の圧力容器の概略的な側面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【図３】図３は、本発明の更なる実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【図５】図５は、本発明の更なる他の実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【図６】図６は、本発明の更なる実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【図７】図７は、本発明の更なる実施形態に係る圧力容器の概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
下記は、本発明の例となる実施形態の説明である。この説明は、説明の目的のみを意図するものであり、制限的な意味で解釈されるべきではない。図が概略的であることと、説明される実施形態のプレス装置が単純化のために図中に示されていない特徴及び部材を有し得ることとが、留意されるべきである。
【００３８】
本発明に係るプレス装置の実施形態は、プレス成形によって、特に熱間アイソスタティックプレス成形によって、複数の異なる可能な材料から形成された物体を処理するために、使用され得る。
【００３９】
図１ａ及び図１ｂは、従来技術に係る圧力容器を示している。下記に、本発明に係る圧力容器の種々の実施形態が、図２乃至図７を参照にして、説明される。このような実施形態は、熱間アイソスタティックプレス成形のためのプレス装置に使用され得る。
【００４０】
圧力容器には、通例、（図示されていない）手段、例えば、１つ以上のポートと、プレス媒体を供給及び排出するための入口及び出口とが、設けられている。プレス媒体は、処理される物体に対して化学的影響の少ない（with low chemical affinity）液体のもしくは気体の媒体であり得る。前記圧力容器は、熱間アイソスタティックプレス成形のためのプレス装置に組み入れられる場合、処理サイクルのプレス段階の間にプレス媒体を加熱するための、加熱炉（即ちヒーター）（図示されていない）、即ち加熱部材を有する加熱チャンバ（図示されていない）を有している。本分野の当業者は、前記加熱チャンバの側部と底部とに配置されている加熱炉を得るために、側面に配置されている加熱部材と、底部に位置されている加熱部材とを組み合わせることが可能であることを、理解している。明らかに、本分野で知られている加熱部材の配置に関する加熱炉のいかなる実施も、ここに示されている実施形態に当てはまり得る。「加熱炉」という用語は、加熱のための手段を示し、一方で、「加熱チャンバ」という用語は、装填物と加熱炉とが中に配置されている容器を示すことが、留意されなければならない。
【００４１】
更に、前記圧力容器の外壁には、中に冷却のための冷媒が供給され得るチャンネルもしくはチューブを含んだ１つ以上の冷却回路３９（例えば図２参照）が、設けられている。このようにして、前記圧力容器の壁は、好ましくない熱から保護するために、冷却され得る。冷媒の流れが、矢印によって図に示されている。外部冷却回路３９の使用によって、前記圧力容器がエネルギーの経済的な動作のために（for energy-economical operation）注意深く断熱され得るにもかかわらず、有効な冷却が可能となる。前記圧力容器の外部の冷却による更なる効果は、圧力容器の外壁の比較的に近くからポンプの上流側へとプレス媒体を案内するための、バッフル、プレート、フランジ、チャンネルのような流れ案内手段を設けることによって、果たされ得る。好ましくは、前記案内手段は、ポンプが、対流の実質的な部分を前記圧力容器の外側での冷却される外壁に近接させるように、設定されている。このことによって、熱い物体から、及び前記圧力容器からの、熱の移動が生じ得る。下に説明されるように、このような熱の移動が、本発明によって大いに改良され得る。
【００４２】
図２乃至図７には、本発明の複数の異なる実施形態が、概略的に図示されており、以下に説明される。以下には、本発明に係る部分及び部材のみが、説明され、開示される。従って、例えば前記加熱チャンバのロードコンパートメントと、ケーシングと、断熱部分と、加熱チャンバと中間の空間との間の開口部とを含んだ、前記圧力容器中の装着物が、以下には説明されず、且つ、図２乃至図７に示されていない。
【００４３】
図２を参照して、本発明の第１の実施形態が、説明される。前記圧力容器４０は、全長にわたって変動的な即ち均一でない壁の厚みを有するように、設定されている。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器４０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。この容器の各部分では、前記圧力容器の壁４６は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器４０の上端部４１と下端部４２とで、最も大きな厚みを有している。この実施形態に従えば、前記圧力容器４０は、テーパー部分４３、４４を有しており、従って、前記圧力容器４０の前記端部４１、４２の厚みに対して、前記容器の壁の厚みが、徐々に減じられている。更に、前記圧力容器４０は、前記端部の４１、４２並びにテーパー部分４３、４４に対して薄い壁の厚みを有している中央部分４５を有しており、この中央部分で、熱が、前記冷却回路３９中を流れる冷媒に主に伝達される。これによって、前記圧力容器４０中のプレス媒体と前記冷却回路３９の冷媒との間の熱の伝達が、大いに改良され得る。本発明のこの実施形態に従えば、前記圧力容器４０の外壁４６が、かくして、凹部４９を形成するように、それぞれ前記端部４１、４２から冷却用の前記中央部分４５へと、部分的に（前記圧力容器４０の前記テーパー部分４３、４４で）傾斜されている。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器４０に径方向の圧縮力を与えるために、この圧力容器の壁４６の外周面に配設されている。本発明の一実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられており、前記凹部４９中に配設されている。前記圧力容器４０の中央部分４５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４４】
図３を参照して、本発明の第２の実施形態が、説明される。プレス装置２００が、全長にわたって変動的な即ち均一でない容器の壁の厚みを有するように設定されている圧力容器５０を有している。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器５０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。前記容器の各部分では、前記圧力容器の壁は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器５０の上端部５１と下端部５２とのところで、最も大きな厚みを有している。圧力容器の外壁５６には、段部５７、５８が設けられており、これら段部５７、５８が、前記圧力容器の外壁５６に凹部５９を形成するように、一方では中央部分即ち冷却部分５５に対して、前記上端部５１と前記下端部５２との間で突然に圧力容器の壁の厚みを減じている。従って、前記圧力容器５０には、前記容器の前記冷却部分５５全体にわたってより薄い壁の厚みが設けられており、ここにおいて、熱が、前記冷却回路３９を流れる冷媒に主に伝達される。このことによって、前記圧力容器５０中のプレス媒体と前記冷却回路中の冷媒と間の熱の伝達が、大いに向上され得る。本発明のこの実施形態に従えば、前記圧力容器５０の前記外壁５６には、かくして、厚い壁部分５１、５２と薄い壁部分５５との間に、段部５７、５８が各々設けられている。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器５０に径方向の圧縮力を与えるために、この圧力容器の壁５６の外周面に配設されている。本発明の一実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられており、前記凹部５９中に配設されている。前記圧力容器５０の中央部分５５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４５】
次に図４を参照して、本発明の更なる他の実施形態が、説明される。プレス装置３００が、全長にわたって変動的な即ち均一でない容器の壁の厚みを有するように設定されている圧力容器６０を有している。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器６０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。この容器の各部分では、前記圧力容器の壁は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器６０の上端部６１と下端部６２とのところで、最も大きな厚みを有している。圧力容器の外壁６６は、圧力容器に幅広のＵ字形状の凹部６９を形成するように、前記上端部６１から前記下端部６２まで傾斜されており、このことによって、中央部分６５は、前記端部６１、６２に対してより薄い壁の厚みを有している。従って、前記圧力容器６０は、この容器の前記中央部分即ち冷却部分６５全体にわたってより薄い壁の厚みを有しており、ここにおいて、熱が、前記冷却回路３９中を流れる冷媒に、主に伝達される。このことによって、前記圧力容器６０中のプレス媒体と前記冷却回路中の冷媒との間の熱の伝達が、大いに向上され得る。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器６０に径方向の圧縮力を与えるために、前記圧力容器の壁４６の外周面に配設されている。本発明の実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられている。前記圧力容器６０の中央部分６５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４６】
図５を参照して、本発明の他の実施形態が、説明される。プレス装置４００が、全長にわたって変動的な即ち均一でない容器の壁の厚みを有するように設定されている圧力容器７０を有している。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器７０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。この容器の各部分では、前記圧力容器の壁は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器７０の上端部７１と下端部７２とのところで、最も大きな厚みを有している。前記圧力容器７０は、ステップダウン部分７３、７４を有しており、ここでは、この圧力容器の壁の厚みが、前記上端部７１及び前記下端部７２から中央部分即ち冷却部分７５まで階段状に減じられている。圧力容器の外壁７６には、前記中央の壁の部分７５が前記上端部７１及び前記下端部７２に対して薄い壁の厚みを有するように、凹部７９を形成する複数の段部が、設けられている。従って、前記圧力容器７０は、この容器の中央部分即ち冷却部分７５全体にわたってより薄い壁の厚みを有しており、ここにおいて、熱が、前記冷却回路３９中を流れる冷媒に、主に伝達される。このことによって、前記圧力容器７０中のプレス媒体と前記冷却回路の冷媒との間の熱の伝達が、大いに向上され得る。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器７０に径方向の圧縮力を与えるために、前記圧力容器の壁７６の外周面に配設されている。本発明の実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられており、前記凹部７９中に設けられている。前記圧力容器７０の中央部分７５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４７】
図６を参照して、本発明の他の実施形態が、説明される。圧力容器５００が、全長にわたって変動的な即ち均一でない容器の壁の厚みを有するように設定されている圧力容器８０を有している。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器８０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。この容器の各部分では、前記圧力容器の壁は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器８０の上端部８１及び下端部８２とのところで、最も大きな厚みを有している。この実施形態に従えば、前記圧力容器８０は、テーパー部分８３、８４を有しており、従って、前記圧力容器の壁の厚みは、この容器８０の前記上端部８１及び下端部８２の厚みに対して、徐々に減じられている。更に、前記圧力容器８０は、前記端部８１、８２と、前記テーパー部分３８３、８４とに対してより薄い壁の厚みを有する中央部分即ち冷却部分８５を有している。前記容器８０の壁は、この容器の前記冷却部分８５全体にわたってより薄い壁の厚みを有しており、ここにおいて、熱が、前記冷却回路３９中を流れる冷媒に、主に伝達される。このことによって、前記圧力容器８０中のプレス媒体と前記冷却回路３９の冷媒との間の熱の伝達が、大いに向上され得る。かくして本発明のこの実施形態に従えば、前記圧力容器８０の内壁８８が、前記圧力容器の外壁８６に対して、前記上端部８１と前記下端部８２とから前記冷却部分８５まで、（前記圧力容器８０の前記テーパー部分８３、８４の所で）部分的に傾斜しており、前記上端部８１と下端部８２との間の幅広い凹部８９を形成している。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器８０に径方向の圧縮力を与えるために、前記圧力容器の壁８６の外周面に配設されている。本発明の実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられている。前記圧力容器８０の中央部分８５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４８】
図７を参照して、本発明の他の実施形態が、説明される。プレス装置６００が、全長にわたって変動的な即ち均一でない容器の壁の厚みを有するように設定されている圧力容器９０を有している。本発明の好ましい実施形態では、前記圧力容器９０は、縦方向に細長い円筒形状を有している。この容器の各部分では、前記圧力容器の壁９６、９８は、上側の取り外し可能なふた２２と下側の取り外し可能なふた２４とが設けられている前記圧力容器９０の上端部９１と下端部９２とのところで、最も大きな厚みを有している。この実施形態に従えば、前記圧力容器９０は、テーパー部分９３、９４を有しており、従って、前記圧力容器の壁の厚みは、この圧力容器９０の前記上端部９１及び下端部９２の厚みに対して、徐々に減じられている。更に、前記圧力容器９０は、前記上端部９１、下端部９２と前記テーパー部分９３、９４とに対してより薄い壁の厚みを有する中央部分９５を有している。前記容器９０の壁は、前記容器の前記中央部分、即ち冷却部分９５全体にわたってより薄い壁の厚みを有しており、ここにおいて、熱が、前記冷却回路３９中で流れる冷媒に、主に伝達される。このことによって、前記圧力容器９０中のプレス媒体と前記冷却回路３９中の冷媒との間の熱の伝達が、大いに向上され得る。かくして本発明のこの実施形態に従えば、前記圧力容器９０の外壁９６が、凹部９９ｂを形成するように前記上端部９１、下端部９２から前記冷却部分９５まで、（前記圧力容器９０の前記テーパー部分９３、９４の所で）部分的に傾斜している。更に、本発明の実施形態に従えば、前記圧力容器９０の内壁９８が、凹部９９ａを形成するように前記上端部９１、下端部９２から前記冷却部分９５まで、（前記圧力容器９０のテーパー部分９３、９４の所で）部分的に傾斜している。径方向のプレストレス手段３８が、前記圧力容器９０に径方向の圧縮力を与えるために、前記圧力容器の壁９６の外周面に配設されている。本発明の実施形態では、前記プレストレス手段３８は、ベルト形状であり、前記外周面に巻きつけられ、凹部９９ｂ中に配設されている。前記圧力容器９０の中央部分９５の直径関係ｏｄ/ｉｄが、１．２未満、代表的には１．１以下、もしくは好ましくは１．０７未満である。
【００４９】
本説明及び図は、成分の選択と、材料と、温度範囲と、圧力範囲などとを含んでいる実施形態及び例を示しているが、本発明は、これらの特定の例に制限されない。種々の変更及び変形が、添付の請求項に規定されている本発明の精神に反することなく、行われ得る。
【００５０】
例１、本発明に係るプレス装置の一例に従えば、外径ｏｄが、１５９０ｍｍであり、内径ｉｄが、前記圧力容器の端部の所で１４５０ｍｍである。従って、前記端部での直径関係が、約１．１である。前記端部の所の前記容器の壁の厚みが、７０ｍｍである。前記圧力容器の中央部分の所では、前記壁の厚みが、４０乃至６０ｍｍである。従って、直径関係が、前記圧力容器の中央部分の所で、約１．０６乃至１．０８である。上記のディメンションを有するプレス装置は、モデルネームＱＩＨ２３２で、同出願人によって提供されている。前記中央部分の所の５０ｍｍの壁の厚みによって、均一な壁の厚みを有する圧力容器に対して、約４０％の改良された熱エネルギーの伝達が得られる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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